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Desenvolvimento de uma plataforma remota para extracção de dados nas UTE-2240 Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário Orientador: Prof. Dr. Adriano.

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1 Desenvolvimento de uma plataforma remota para extracção de dados nas UTE-2240 Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário Orientador: Prof. Dr. Adriano Carvalho Co-Orientador: Eng. Costa Franco Alberto Sobral

2 Apresentação Estrutura da apresentação: Introdução; Descrição do projecto piloto de telemanutenção; Análise de requisitos: Sistemas e equipamentos da UTE-2240; Descrição de cenários de procedimentos de manutenção; Arquitectura distribuída; Métodos de desenvolvimento: Métodos para a aquisição de dados; A necessidade de estudo do protocolo de rede WorldFIP; Escolha do método a seguir; Desenvolvimento da aplicação: Reestrutura da plataforma de comunicações; Características do software desenvolvido; Conclusões e perspectivas futuras de desenvolvimento; [Introdução] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

3 Introdução Objectivos e Contribuições: Expansão da telemanutenção para uma nova série de material circulante ferroviário (UTE-2240) ; Reutilização de tecnologia desenvolvida e testada no projecto piloto; Estudo e aplicação de um método a seguir para a aquisição de dados; Análise e utilização do protocolo de rede WorldFIP, particularmente os serviços disponibilizados para gestão de rede; Descrição do trabalho: Desenvolvimento e análise de ferramentas e métodos de aquisição de dados, para suporte a sistemas de monitorização e diagnóstico remotos de material circulante ferroviário. [Introdução] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

4 Projecto piloto de telemanutenção

5 [Projecto piloto] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões] Arquitectura Sistema de Diagnóstico de Avarias Inteligente - SDAI Funções principais do SDAI Operar como um sistema de apoio a decisão: Gestão da Manutenção; Exploração Comercial (Orientado ao veículo); Gestão de Operações; Projecto de Reengenharia;

6 Melhorias ao desempenho Durante a fase de ensaios do projecto piloto, aplicado em quatro automotoras diesel-electricas, foram previstas as seguintes melhorias de desempenho: Da análise CP Aumento da disponibilidade em 8% ( h, km) Cumprimento Ciclo Manutenção Preventivo: h. Diminuição Visitas por Avaria: h. Da análise EMEF Redução dos custos de manutenção. Manutenção Preventiva: - 8,5 % ( Euros) Manutenção Correctiva: - 10,5 % ( Euros) [Projecto piloto] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

7 Análise de requisitos

8 Características da UTE-2240 [Análise] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões] SiglaDescrição EC1Processador de rede TCS - MPTCS EC2Processador de Rede TIS - MPTIS EC3Unidade electrónica de comando de tracção - PCE EC4Unidade electrónica de comando de freio – BCE (µMICEF) EC5Unidade electrónica de comando do ar condicionado - HVAC EC6Unidade electrónica de comando do conversor auxiliar - ACE EC7Unidade electrónica de comando e controlo de portas - DCU EC8Módulos de entradas-saidas para TCS – RIOM EC9Módulos de entradas-saidas para TIS – RIOM EC10Mesa de comando de condução - DESK Unidade Tripla Eléctrica da série 2240 Localização dos principais equipamentos

9 Funcionalidades/Cenários de operação PCE – Unidade Electrónica de comando de tracção Por intermédio de uma interface em cada equipamento é possível a obtenção de dados para a monitorização e diagnóstico local. Recorrendo ao software proprietário è possível: Leitura de medidas online sensores associados ao equipamento; Traçado da tendência de variáveis analógicas; Leitura das mensagens do registo de avarias; Exportação da informação para ficheiros; BCE – Unidade Electrónica de comando de freio CódigoDescriçãoTipo de Avaria 1S31 Saida de potencia 5 da MB04B em curto-circuito.X 12 Falha no sinal do sensor de velocidadeX CAA1 Carga demasiado alta no B42.1X Download Date : :56:37 PCE - effort_demand Datea_effort_vs_speeda_effort_vs_powera_effort_lw_valida_effort_limit 00:00: e :00: e+000 [Análise] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

10 DDU – Monitor do maquinista No monitor do maquinista DDU (um em cada veiculo RP, na cabina do maquinista) chegam, pela rede FIP-TIS, informações como: Estado dos dispositivos associados ao PCEMensagens de alerta, avaria e sua localização Funcionalidades/Cenários de operação [Análise] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

11 MPTCS / MPTIS – Módulos Processadores de rede, FIP-TCS e FIP-TIS Neste equipamento são executados diversas aplicações de software, cada uma com funcionalidades especificas, organizadas da seguinte forma: Funcionalidades/Cenários de operação [Análise] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

12 Arquitectura distribuída [Análise] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

13 Métodos de desenvolvimento

14 Métodos para a aquisição de dados Como solução para o desenvolvimento de uma aplicação, integrada na plataforma de comunicações, foram encontrados os seguintes métodos: Integrar a plataforma de comunicações, como um equipamento pertencente à rede FIP-TIS ou FIP-TCS; Explorar os MPTCS e MPTIS, nomeadamente o software LISA, por forma a saber se é possível a obtenção das variáveis do processo pela interface RS232 do equipamentos MPTCS ou MPTIS; Ligar a plataforma de comunicações numa rede sem fios. Por um conjunto de módulos RF, estabelecer uma ligação remota aos equipamentos que disponham de porta série; [Métodos] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

15 Avaliação do método a seguir O método a seguir deve ser capaz de implementar uma solução que demonstre ser: Simples. Por forma a ser implementada na plataforma de comunicações e em minimizar o risco e interferência com os restantes equipamentos críticos de controlo. Abrangente. De modo em obter todos os dados necessários à telemanutenção, provenientes dos vários equipamentos dispersos pelos veículos da UTE. Desenvolvimento não moroso, cuja a demonstração de resultados da sua implementação não se estenda para além do prazo deste trabalho. Resultando assim na necessidade em estudar o protocolo de rede existente no sistema de comunicações da UTE-2240, por forma a: Determinar parâmetros e configurações para instalar um equipamento na rede. Conhecer os serviços disponibilizados por forma a explorar um software de gestão de rede. [Métodos] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

16 Análise ao protocolo - WorldFIP WorldFIP é um protocolo de redes de campo desenhado para fornecer uma ligação entre o nível zero (sensores e actuadores) e o nível um (controladores, PLC,..) em sistemas de automação. A estrutura do sistema de comunicações FIP esta dividida em três camadas, cuja as suas funções correspondem ao modelo OSI: 1.Camada física, physical layer. 2.Camada de ligação de dados, data link layer. 7.Camada de aplicação, application layer. [Métodos] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

17 WorldFIP - Gestão de rede Existem essencialmente três funções de gestão de rede: Gestão do modo de operação: Inicio/ paragem de comandos Validação/ Invalidação de comandos Comandos de Reset Funções de leitura e escrita Gestão da configuração: Criação de objectos Destruição de objectos Iniciação/ paragem de entidades de comunicação Gestão de falhas e níveis de performance: Leitura de contadores Reset dos contadores Serviços usados para gerir as comunicações. SM_MPS SMS [Métodos] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

18 Escolha do método A análise ao WorldFIP permitiu validar o método onde se explora o software de gestão de rede LISA. Destacam-se as características que directamente contribuíram para a interpretação do LISA: Estações/ equipamentos na rede possuem uma TagName As variáveis produzidas ou consumidas são identificadas por um identificador único global a todo o sistema. Os serviços de gestão de rede (SM-MPS, SMS). [Métodos] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

19 Aplicação do método As tabelas identificam as variáveis dos vários equipamentos existes. (estado de actuadores, medidas de sensores, alarmes …) Estas tabelas elaboradas necessitam de uma validação/ confirmação. Recorrendo- se aos cenários habituais de operação já descritos. [Métodos] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

20 Desenvolvimento da aplicação

21 Plataforma de comunicações [Desenvolvimento] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões] PC embebido – MOXA UC-7420 Modem GPRS – Siemens MC35 terminal Receptor GPS

22 Aplicação - Software Thread Main Thread GPS [Desenvolvimento] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

23 Aplicação - Software Thread MPTCS Thread DataManager [Desenvolvimento] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

24 Aplicação - Software Thread FileSender [Desenvolvimento] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

25 Aplicação - Software Mecanismo de troca de dados [Desenvolvimento] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

26 Aplicação – Visualização remota [Desenvolvimento] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

27 Conclusões

28 Conclusões O método de aquisição utilizado permitiu: A integração de tecnologia desenvolvida no projecto piloto, nomeadamente a reutilização da plataforma de comunicações. A obtenção de variáveis pertencentes a todos os equipamentos de interesse à monitorização e diagnostico remoto. Uma implementação não intrusiva, respeitando assim os padrões de segurança necessários neste tipo de sistemas. O estudo do protocolo de rede WorldFIP revelou-se como elemento fundamental na exploração e interpretação de um software de gestão de rede. Com a implementação do sistema desenvolvido espera-se contribuir para uma melhoria do desempenho desta nova série de material circulante. [Conclusões] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

29 Perspectivas de desenvolvimento Ficou pendente a aquisição de mensagens do sistema. Sugere-se explorar a redundância dos módulos processadores de rede FIP-TCS. Pretende-se aumentar o débito de dados recebidos pela porta serie. Explorar a situação da configuração em tracção múltipla. Sugere-se uma cooperação entre plataformas existentes em cada unidade. Sugere-se uma reformulação no formato dos dados trocados entre plataforma de comunicações e o centro de telegestão. Assim, em vez da sintaxe, #, =, para os dados a enviar guardados no formato TXT sugere-se uma equivalente implementada em XML. [Conclusões] [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

30 Obrigado pela atenção Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário Orientador: Prof. Dr. Adriano Carvalho Co-Orientador: Eng. Costa Franco Alberto Sobral


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